Что такое электро­мобиль
Авто
1K
Фотография — Andrey Sayfutdinov / iStock

Что такое электро­мобиль

Как он устроен и чем отличается от машин с двигателями внутреннего сгорания

28
Аватар автора

Константин Ищенко

любит все новое

Страница автора

В 2023 году в России продали около 15 000 новых электромобилей — почти в три раза больше, чем в 2022.

Популярность электромобилей постоянно растет — несмотря на небольшое количество зарядных станций и относительно дешевое топливо.

В отличие от машин с бензиновыми и дизельными моторами, в электромобилях не горит топливо — его там вообще нет. Расскажем, откуда в них энергия для движения, что вращает их колеса и нагревает салон.

Рассылка Т—Ж для автомобилистов
Советы, как не переплатить за машину, в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно

Виды электромобилей

У электромобилей нет строгой и общепринятой классификации. Но все модели можно формально отнести к одному из двух обширных видов.

На платформе автомобилей с ДВС. Многие производители серийных моделей — с ДВС, коробкой передач, баком для топлива в задней части кузова — минимально переделывают их конструкцию и выпускают электромобили.

Вместо ДВС и трансмиссии устанавливают электромотор, а батарею небольшого объема размещают в салоне или под капотом. Это не значит, что такая машина похожа на гаражную переделку: многие автопроизводители выпускали такие электромобили, они были вполне надежны и пользовались спросом. Но их характеристики были заметно скромнее, чем у второго вида.

Схема электрического MINI Cooper SE в кузове F56, который сделали на базе бензинового хэтчбэка. Источник: mini.ru
Схема электрического MINI Cooper SE в кузове F56, который сделали на базе бензинового хэтчбэка. Источник: mini.ru

На собственной платформе. Такие электромобили изначально проектируют как электрические, у их платформы нет ничего общего с автомобильной. Главное различие — в расположении аккумуляторных батарей: их устанавливают под полом салона. Благодаря этому у машины низкий центр тяжести и она лучше управляется.

А еще у такого электромобиля просторный салон, а под капотом — дополнительное место для багажа. Можно установить и один, и несколько электромоторов. Модели, которые изначально разрабатывают как электромобили, часто бывают с приводом на одну ось или полноприводными — в зависимости от комплектации.

BMW iX xDrive50 изначально разрабатывали как электромобиль. Источник: insideevs.com
BMW iX xDrive50 изначально разрабатывали как электромобиль. Источник: insideevs.com

Основные характеристики электромобилей

Мощность электродвигателя измеряют в лошадиных силах или киловаттах — как и мощность автомобилей с ДВС. В характеристиках указывают обычно максимальную, кратковременную мощность всех электромоторов. Они могут выдавать ее и не перегреваться всего 10—15 секунд.

С другой стороны, для машин с ДВС обычно тоже указывают максимальную мощность на высоких оборотах — в реальной жизни мотор редко «крутят» до этого значения. От мощности мотора зависит максимальная скорость автомобиля или электромобиля, но у большинства современных моделей ее искусственно ограничивают в целях безопасности значением 180—200 км/ч.

Крутящий момент. Насколько быстро двигатель может разогнать машину, зависит не от мощности, а от другого параметра — крутящего момента, который измеряют в ньютон-метрах, Н·м. У ДВС он растет с увеличением оборотов двигателя и достигает максимума в районе примерно 3000—4000 об/мин. Именно поэтому в машинах с ДВС нужна многоступенчатая коробка передач и сцепление — чтобы увеличивать крутящий момент на низких оборотах.

В отличие от ДВС, электромоторы сразу — прямо с нуля оборотов — развивают максимальный крутящий момент. Поэтому разгонная динамика электромобиля намного выше бензиновых или дизельных машин: не нужно ждать, когда двигатель раскрутится до более высоких оборотов, чтобы увеличить крутящий момент.

Кривые крутящего момента у ДВС и у электромоторов совершенно разные. Даже если максимальное значение момента одинаковое, электромобиль будет разгоняться намного быстрее, чем автомобиль с ДВС
Кривые крутящего момента у ДВС и у электромоторов совершенно разные. Даже если максимальное значение момента одинаковое, электромобиль будет разгоняться намного быстрее, чем автомобиль с ДВС

Мощность и крутящий момент популярных электромобилей и машин с ДВС

МодельТип двигателяМощностьМоментМассаРазгон до 100 км/ч
Volkswagen Tiguan 20222,0 л, бензин, турбо220 л. с.350 Н·м1890 кг6,8 с
Volkswagen ID.6 20222 электромотора313 л. с.472 Н·м2395 кг6,2 с
Nissan Qashqai 20212,0 л, бензин144 л. с.200 Н·м1470 кг10,1 с
Evolute i-Sky 20231 электромотор204 л. с.340 Н·м2025 кг8,6 с
Lexus RX350 20203,5 л, бензин300 л. с.370 Н·м2155 кг8,2 с
Zeekr X 20222 электромотора428 л. с.543 Н·м2340 кг3,7 с

Мощность и крутящий момент популярных электромобилей и машин с ДВС

Volkswagen Tiguan 2022
Тип двигателя2,0 л, бензин, турбо
Мощность220 л. с.
Момент350 Н·м
Масса1890 кг
Разгон до 100 км/ч6,8 с
Volkswagen ID.6 2022
Тип двигателя2 электромотора
Мощность313 л. с.
Момент472 Н·м
Масса2395 кг
Разгон до 100 км/ч6,2 с
Nissan Qashqai 2021
Тип двигателя2,0 л, бензин
Мощность144 л. с.
Момент200 Н·м
Масса1470 кг
Разгон до 100 км/ч10,1 с
Evolute i-Sky 2023
Тип двигателя1 электромотор
Мощность204 л. с.
Момент340 Н·м
Масса2025 кг
Разгон до 100 км/ч8,6 с
Lexus RX350 2020
Тип двигателя3,5 л, бензин
Мощность300 л. с.
Момент370 Н·м
Масса2155 кг
Разгон до 100 км/ч8,2 с
Zeekr X 2022
Тип двигателя2 электромотора
Мощность428 л. с.
Момент543 Н·м
Масса2340 кг
Разгон до 100 км/ч3,7 с

Емкость батареи. В каждом электромобиле есть аккумуляторная батарея. Она обеспечивает энергией абсолютно все системы: от тяговых электромоторов до отопителя и кондиционера. Аккумулятор электромобиля литийионный — как у мобильного телефона, только намного больше.

Количество энергии, которое может запасти аккумулятор электромобиля, зависит от его емкости. Ее измеряют в киловатт-часах — кВт·ч. Чем выше емкость, тем дальше вы сможете проехать на электромобиле, не подзаряжая батарею.

В разные варианты комплектации одной и той же модели электромобиля могут ставить батареи разной емкости — чем больше емкость аккумулятора, тем дороже машина. Например, Hyundai Kona Electric 2024 года оснащают двумя разными батареями: емкостью 48,6 кВт·ч и запасом хода 317 км и более емкой — 64,8 кВт·ч и запасом хода 418 км.

Емкость аккумуляторов дорогих и быстрых электромобилей обычно более 100 кВт·ч. Например, на электрический пикап Rivian R1T ставят три разных аккумулятора: стандартный, емкостью 105 кВт·ч и запасом хода 434 км, большой — 135 кВт·ч и 517 км и максимальный — емкостью 180 кВт·ч и внушительным запасом хода в 660 км.

Время зарядки батареи. Это один из главных аргументов противников электромобилей — заряжать машину приходится значительно дольше, чем заправлять автомобиль бензином. На время зарядки влияют несколько факторов:

  • температура окружающей среды. Холодные аккумуляторы заряжаются медленно, и в сильный мороз их нужно подогревать. А в жару — охлаждать и снижать зарядный ток, чтобы батареи не перегрелись;
  • мощность зарядной станции. От бытовой однофазной розетки батарею емкостью 90 кВт·ч можно зарядить примерно за 12 часов, а от мощной быстрой зарядной станции постоянного тока на общественной парковке — всего за 40—60 минут;
  • остаток заряда и состояние батареи. В зависимости от остатка заряда батарея заряжается по-разному: почти полностью разряженный или полностью заряженный аккумулятор — медленно, а с зарядом от 20 до 80% — быстро.

Обычно производители указывают время, за которое батарею можно зарядить от 20 до 80% самым быстрым способом — с помощью самой мощной станции постоянного тока. К машино-месту в паркинге или даже к загородному участку подвести такую мощность не дадут. Быстрые и мощные зарядные станции устанавливают в основном на общественных парковках, электрозарядных станциях и традиционных заправках, но за их использование обычно приходится платить.

Запас хода в километрах или милях — это расстояние, которое может проехать электромобиль на полностью заряженном аккумуляторе без подзарядки. Запас хода производители могут измерять по разным стандартам: всемирному WLTP, японскому JС08, китайскому CLTC или американскому EPA FTP-75. Во всех стандартах имитируют разные режимы, разные скорости, включают и выключают дополнительное оборудование. Но в реальной жизни запас хода обычно меньше, чем обещает производитель. При заявленном запасе хода в 500 км реальный пробег электромобиля в городе летом — около 400 км, а зимой — 300—350 км.

В отличие от бензиновых и дизельных авто, расход энергии на трассе у электромобилей больше, чем в городе. Так работает система рекуперации: в городском режиме при частом замедлении машина с электромотором возвращает энергию движения в аккумуляторы, а на скоростных шоссе машины тормозят значительно реже.

Устройство электромобиля

Электромотор преобразует электрическую энергию батарей в энергию вращения вала. Двигатель состоит из двух частей: неподвижной — статора — и подвижной — ротора. На роторе и статоре — два набора электромагнитов, которые ориентируют одинаковыми полюсами навстречу. Электромагниты отталкиваются друг от друга, вращая ротор.

Есть разные конструкции электродвигателей — на постоянном или переменном токе, часть электромагнитов можно заменить постоянными магнитами. В электромобилях чаще всего используют электромоторы переменного тока. Их скоростью вращения можно управлять, меняя частоту тока.

Инвертор. Аккумуляторная батарея выдает постоянный ток, а для питания электродвигателей нужен переменный. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный нужной частоты и управляет скоростью вращения мотора в зависимости от того, как водитель нажимает на педаль акселератора.

Другие системы электромобиля — климат-контроль, мультимедийная система, освещение — используют постоянный ток.

Трансмиссия. Крутящий момент электромотора почти не зависит от его скорости вращения, поэтому трансмиссия электромобилей намного проще и дешевле, чем у машин с ДВС. У большинства электромобилей вместо коробки передач — односкоростной редуктор. Он ничего не переключает, а только уменьшает скорость вращения и увеличивает крутящий момент на колесах.

Аккумуляторы электромобилей — литийионные. У них высокая удельная емкость и длительный срок службы. Батарея электромобиля состоит из тысяч небольших цилиндрических элементов — «батареек» стандартных типов 18650, 21700 или 46800  , которые объединены в более крупные модули.

Стандартные элементы дешевы в изготовлении, поэтому большинство производителей электромобилей — Tesla, BMW, Rivian, Lucid — используют такой подход. Но некоторые, например Zeekr, собирают батареи из «кирпичиков» — призматических литийионных элементов.

Стандартные литийионные элементы в аккумуляторе электромобиля BMW iX объединены в модули — их соединяют между собой проводами оранжевого цвета. Фотография: Mike Mareen / Shutterstock / FOTODOM
Стандартные литийионные элементы в аккумуляторе электромобиля BMW iX объединены в модули — их соединяют между собой проводами оранжевого цвета. Фотография: Mike Mareen / Shutterstock / FOTODOM

Система охлаждения. Когда батарея заряжается или отдает энергию, она выделяет много тепла. При перегреве она может разрушиться, загореться или даже взорваться. Чтобы этого не произошло, батарею необходимо охлаждать. А в мороз, наоборот, подогревать — иначе она плохо заряжается и отдает энергию.

Поэтому электромобили оснащают системой охлаждения, а иногда и подогрева батарей. Система охлаждения похожа на аналогичную систему ДВС: помпа, вентилятор, расширительный бачок, радиатор — только она отводит тепло не от двигателя, а от батарей. Есть и электромобили с воздушной системой охлаждения, например популярный Nissan Leaf.

Бортовое зарядное устройство. Чтобы батарею можно было заряжать от любой розетки с переменным током, в любом электромобиле есть бортовое зарядное устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. Но оно не слишком мощное: 7,5 кВт для однофазной бытовой сети и 11—22 кВт для трехфазной промышленной. Быстрые зарядные станции постоянного тока не используют бортовое устройство, они заряжают батарею напрямую.

Система рекуперации. Когда водитель отпускает педаль акселератора, электромобиль не едет накатом, а тормозит с помощью электромоторов: они работают как генераторы, преобразуют энергию движения в электрическую и заряжают аккумуляторные батареи. С включенной системой рекуперации электромобилем можно управлять только одной педалью — это самый экономичный режим, который экономит энергию и увеличивает запас хода.

Плюсы и минусы электромобилей

👍 Эффективные и динамичные. КПД двигателя внутреннего сгорания — 25—40%, электродвигателя — 88—95%. Электромобили расходуют энергию намного эффективнее бензиновых и дизельных аналогов. А динамика у них — как у гиперкаров: электрический семейный седан или хэтчбэк можно разогнать до 100 км/ч меньше чем за 4 секунды.

👍 Меньше загрязняют атмосферу. Электродвигатели не сжигают топливо и не загрязняют атмосферу выхлопом. Но об общей экологичности постоянно спорят: например, эффект будет меньше, если местная электростанция сжигает ископаемое топливо, чтобы получить энергию для зарядки электромобилей.

👍 Обслуживать проще и дешевле. Электродвигатель намного проще, чем ДВС, в нем меньше движущихся частей. В электромобилях не нужно менять масло и масляный фильтр, свечи, ремень ГРМ и многие другие детали. Рекуперативное торможение позволяет намного реже менять колодки — например, только через 100 000 км.

👎 Батарея изнашивается. По разным оценкам, срок службы аккумуляторной батареи электромобиля — 10—12 лет, его емкость постепенно уменьшается. Замена аккумулятора на новый может стоить столько же, сколько подержанный электромобиль.

👎 Мало зарядных станций. Зарядная инфраструктура в России развита очень слабо. В небольших городах найти работающую публичную зарядную станцию очень сложно. В больших городах есть электрозарядные станции, но они не бесплатные — чтобы полностью зарядить батарею, нужно будет отдать 700—1000 ₽.

👎 Зимой запас хода снижается. В сильный мороз батарея работает менее эффективно и нужно много энергии, чтобы прогреть салон. А еще электромобили нужно тщательно чистить от снега и льда: капот не нагревается и снег на нем не тает.

Можно заранее прогреть аккумулятор и салон электромобиля, но чистить машину от снега все равно придется — капот не нагревается. Фотография: ginger_polina_bublik / Shutterstock / FOTODOM
Можно заранее прогреть аккумулятор и салон электромобиля, но чистить машину от снега все равно придется — капот не нагревается. Фотография: ginger_polina_bublik / Shutterstock / FOTODOM
Ездили на электромобиле? Расскажите, как это было:
Комментарии проходят модерацию по правилам журнала
Загрузка
0

Меньше загрязняют атмосферу - ха-ха. Интересно, каким же образом утилизируют батареи электромобилей, которые постоянно изнашиваются? Спойлер: никак. Закапывают в землю. Потому что дешевый способ переработки пока не придумали.

3

Хукабура, давно уже перерабатывают, но не везде и не на 100%

Утилизацией батарей электромобилей в промышленном масштабе в Западной Европе занимаются только две компании – бельгийская Umicore и немецкая Redux. Их техпроцессы утилизации сводятся в основном к восстановлению металлов – меди, никеля и кобальта. Соединения ценного лития не перерабатывают из-за слишком высокой стоимости процесса, не покрываемой утилизационной пошлиной и делающей переработанный литий гораздо дороже добываемого из недр. Таким образом, литий-ионные батареи электромобилей перерабатываются в странах ЕС лишь на 70%.

1

Артем, это в странах Запада с их зачастую неоправданно жёсткими и весьма дорогими экологическими ограничениями перерабатывать дорого.
В других странах типа Китая или Индии будут перерабатывать без проблем. Но до какого-то массового выхода на рынок использованных батарей ещё дожить надо.
Технологии переработки и рециклинга тоже на месте не стоят. Придумают как справиться с этой проблемой. Инвестиции в НИОКР туда идут гигантские.

1

Хукабура, Маск использует батареи которые не могут использоваться в домашних системах накопления электроэнергии которые устанавливают вместе с солнечными крышами. А также они отлично и весьма выгодно проходят рециклинг. Соответствующие предприятия уже существуют и активно строятся.

0

Андрей, описка в комментарии . Батареи из электромобилей можно использовать в домашних системах хранения энергии полученной из солнечных панелей.

0
Герой

Хукабура, в любой теме про электро появляется кто-то, кто муссирует этот вопрос.
Много батарей уже в землю закопали?

0
0

Ох уж эти не загрязняющие воздух электрокары.

3

Алексей, поясните пожалуйста эту диаграмму. Что она означает?

0

Андрей, диаграмма показывает долю вредных выбросов по цепочке поставок (материалы+производство) для электромобилей (BEV) и машин с ДВС (ICE). Сейчас показатель электрокаров в среднем выше на 35—50%.

0

Алексей, я вижу заголовок над диаграммами про 35-50% но не понимаю каким образом этот заголовок связан с тем что изображено на диаграммах.

0
Отредактировано

Андрей, ну как связан… в заголовке утверждается, что выбросы больше, а в чартах показано, как они распределяются. Остальное надо искать в отчёте Polestar и Rivian.

0
0
Сообщник
Отредактировано

Езжу на электромобиле с 22го года. Каждый день, зимой и летом. Заряжаю ночью в собственном гараже от китайского зарядного устройства на 11кВт, 3ф током, так меньше нагружается электрическая сеть. Если позволит обстановка, никогда больше не куплю ДВС. Режим одной педали, отличная динамика, устойчивость на дороге в любую погоду (полный привод), отсутствие шума и выхлопа, что позволяет поддерживать температуру в салоне даже на парковке в ожидании, например. Пока бесплатные парковки в Москве и 0 налог. Из недостатков - масса большая и затрудненный междугородний пробег. Когда батареи доведут до ума то ДВС окончательно вымрет. Однозначно.

3
Герой

Борис, что за машина?

0
Сообщник

WTF, тесла же

0
0
Герой Т—Ж

+2

>> Меньше загрязняют атмосферу

Миф. По уровню выбросов pm2.5 средний электромобиль где-то на уровне грузовиков начала 90х. Электромобили тяжелее бензиновых авто, при торможении истерается намного больше колодок и резины. Отличаются только тем что запаха нет, а вот атмосферу загрязняют на отлично.

0

d1mmmk, при торможении электромобилей используется также рекуперация, если не тормозить в пол, то колодки изнашиваются меньше чем с ДВС.

2
Герой Т—Ж

+2

Артем, но с покрышками, увы, ничего не сделать

0

d1mmmk, ознакомьтесь пожалуйста

https://autoshini.com/articles/130-tyres-info/4337-shinyi-dlya-elektromobilej--kakie-vyibrat#19

0

d1mmmk, ну не только запаха. Шума тоже сильно меньше. Это кстати тоже важный показатель. Особенно для города.

0

d1mmmk, это откуда такие данные? Колодки и соответственно диски на автомобилях с рекуперацией ходят в 3-5 раз дольше чем на автомобилях без неё.
По поводу шин тоже кажется сомнительно. Электрички пока в основном легковые и до пробегов коммерческого магистрального транспорта им как до Луны. Поэтому если резина и стирается больше то совокупный ущерб не велик.
Опять же производители покрышек не спят и вкладывают деньги в разработку спецпокрышек для электротранспорта с улучшенными характеристиками качения истираемости. Они уже появились на рынке и ставятся на электромобили.

0
Сообщник

d1mmmk, каких колодок? Там написано про колодки. Насчет шин тоже не сильная разница.

0
0

Что такое Тинькофф журнал?

0
0

Хорошая обстоятельная статья. Автору спасибо.
Единственное хочется добавить что тяговая батарея (ВВБ) не выйдет из строя через 10 -12 лет целиком. Могут выйти из строя отдельные ячейки и их можно будет заменять по отдельности.
А вот современные турбированные ДВС имеют конкретный максимальный срок пробега после которого ему предстоит очень дорогостоящий капитальный ремонт, а возможно полная замена. Что по стоимости к остаточной стоимости автомобиля можно сравнить с полной заменой ВВБ в электромобиле.
И ещё в мощных автомобилях с ДВС сейчас ставят по 2-3 турбины и их срок службы меньше чем у ДВС и замена их весьма не дешёвое удовольствие

0

Boris, как давно вы слышали что электромобиль загорелся? Такое бывало на начальном этапе. Но сейчас этот вопрос решён в общем то решён.. Машины с ДВС тоже весьма часто горят из за замыкания проводки. Думаю если поднять статистику по возгораниям машин с ДВС то они горят сейчас в разы чаще чем машины с ДВС. Про машины на газу я вообще не говорю. Но это конечно связано с неправильной установкой и эксплуатацией газобалонного оборудования

0

Евгений, как показывает обсуждение этой статьи надо и в 2024 году объяснять и дальше надо будет. Потому что много мифов вокруг электромобиля существует. И надо их развеивать

0
0

Ездил только на каршеринговом Nissan Leaf ну и разных гибридах.

Если б жил в своём доме - спокойно взял бы себе уже электромобиль, Tesla 3 вполне конкурирует по ценам с гибридами и авто с классическими двс.

0

Сообщество